Historie rakety Starship: Super Heavy

28. září 2019 statisíce lidí nadšeně sledovaly a poslouchaly čtvrtou výroční řeč Elona Muska k misi SpaceX, kterou je kolonizace Marsu. Tyto události během let získaly velkou podporu a ohlas, když tato mladá a úspěšná společnost dosáhla nových pokroků a podělila se o ně. Ale tohle se dalo čekat – od založení SpaceX v roce 2002 bylo Elonovým cílem inspirovat davy k dobývání dalších světů. Myslím, že budoucnost, ve které lidstvo zkoumá hvězdy, je neuvěřitelně vzrušující budoucnost.



Vypadá to jednoduše. Elon věřil, že bude stačit na Mars vynést skleník v ruské raketě. Ti, od kterých ji chtěl koupit, ho však nebrali vážně, a tak se sám naučil raketovou vědu a začal si dávat menší cíle, které jednou povedou k tomu hlavnímu – kolonizovat Mars. A teď, téměř o dvě desetiletí později, je SpaceX na prahu vesmírné inovace díky vlastní flotile znovupoužitelných raket a kapslí, které předčí i zkušené společnosti, které se zkoumáním vesmíru začínaly.



S každou Elonovou prezentací o Marsu se objeví nová raketa. Před několika lety byla tato raketa jen koncept na papíře, což vedlo k touze po vzrušujících věcech, jež teprve nabývaly fyzických rozměrů. Za několik posledních měsíců dosáhla SpaceX dalšího úspěchu, když postavila a provedla úspěšný let prvního prototypu. Věci nabírají rychlý spád – SpaceX dělí jen pár týdnů od vypuštění další testovací lodě, která připraví půdu pro cestu na Mars. Pokud je s raketami na Mars něco spojeno, pak je to neustálá proměnlivost.



Od prvního modelu lodi pro cestu na Mars nastalo v designu několik změn. Mělo by vám to dát představu o velikosti. Je docela veliká. Ale tohle je raketová věda. Tato plavidla jsou známá tím, že mění hranici mezi starými a novými technologiemi. A že se dlouho staví. Často se stává, že je část rakety zastaralá dřív, než je plavidlo dokončeno.



Do návrhu tak musí být zahrnuty i nové změny a vylepšení. Návrh rakety pro let na Mars začal návrhem nového motoru. V roce 2012 začala společnost pracovat na vývoji motoru v kategorii, které z gravitačního pole Země zvládnou odlepit a zrychlit obrovské plavidlo na cestě k červené planetě. Nový typ motorů nazvali Raptor – spalovací raketový motor na metan. Později se stal prvním svého druhu, který se odlepil od země. Na počátku existence pojmenoval SpaceX první koncept plavidla MCT, což je zkratka pro Mars Colonial Transporter.



V roce 2016 se Musk rozhodl, že nový design MCT umožní i lety delší než jen planety poblíž Země. Na 67. mezinárodní vesmírné konferenci Elon prezentoval oficiální návrh rakety na Mars, která s průměrem 12 metrů byla mnohem větší, než co měl původně na mysli. Nazval ji meziplanetární dopravní systém. ITS byla raketa typu Super Heavy z karbonu se dvěma stupni, která byla vysoká 122 m a měla na nižší oběžnou dráhu vynést 550 t.



Obsahovala znovupoužitelný první stupeň se 42 Raptor motory, které na hladině moře dosahovaly tahu 128 MN, a znovupoužitelný druhý stupeň pro pasažéry, nebo letoun ITS pro meziorbitální tankování, s šesti motory ve vakuové a třemi v atmosférické variantě. Cílem je nejméně 100 cestujících v jedné lodi, i když si myslím, že časem to bude i 200 a více.



Takto bude vypadat start ITS. Plně naložená loď použije 42 Raptorů prvního stupně, aby vypustila druhý stupeň s pasažéry do vesmíru. První stupeň se pak odpojí a vrátí na startovací rampu. Nový tankovací letoun bude umístěn nahoře a bude také vypuštěn do vesmíru. První stupeň se opět oddělí a vrátí na Zem. Tankovací loď zrychlí na orbitu Země, aby dohnala první stupeň, který odstartoval dříve.



Před návratem na Zem doplní palivo lodi s pasažéry a ta se vydá k Marsu. Jakmile se loď dostane na Mars, doplní palivo z místních zdrojů a vrátí se na Zemi. Tato strategie, byť lehce upravená, má být stále použita. ITS měla na Mars vyslat náklad do roku 2022 a lidi o dva roky později. V roce 2017 na 68. mezinárodní vesmírné konferenci však Elon oznámil, že SpaceX nepostaví raketu o průměru 12 m, ale nejdříve postaví stále velké plavidlo z karbonu, které však bude o něco menší.



Přestože pro ni nenašli to pravé jméno, označovali ji jako BFR, tedy Big Falcon Rocket. Toto nové plavidlo o průměru 9 m bylo vysoké 100 m. Bylo o 4 m kratší než jeho předchůdce a s 41 motory Raptor na prvním stupni zvládlo vyprodukovat 41 MN tahu a vynést 150 t na nízkou oběžnou dráhu. Druhý stupeň obsahoval 6 motorů Raptor a také nové delta křídlo. Delta křídlo v zadní části, které obsahuje klapky pro ovládání výšky a natočení, nám umožňuje ovládat úhel náklonu, i když je v přední části velký náklad a velký počet atmosférických hustot.



Na začátku své řeči na konferenci Elon diváky ujistil o tom, že návrhu věří, a že se tato raketa jednou stane všezahrnující budoucností flotily SpaceX. Chceme mít jeden systém, jednu loď, která nahradí Falcon 9, Falcon Heavy a Dragon. Jako plně znovupoužitelná raketa bude start BFR levnější i přesto, že dokáže vynést těžší náklad.



Ostatní rakety by tak byly zbytečné, a tudíž nadbytečné. Je opravdu šílené, že postavíme sofistikované rakety a pak je při každém letu rozbijeme. Je to šílené. Také oznámil řešení největšího problému při návrhu rakety BFR – financování. Pokud postavíme systém, kvůli kterému jsou naše produkty nadbytečné, pak všechny zdroje, poměrně velké zdroje, určené pro Falcon 9 a Dragon můžeme použít na jeden systém.



SpaceX by vývoj BFR mohla zaplatit ze současných a budoucích zakázek na vyslání satelitů na oběžnou dráhu, peněz, které obdrží od NASA za dopravu nákladu na ISS, budoucích zakázek na lety na Měsíc a samozřejmě z prodeje lístků na Mars. Ale Musk má v rukávu ještě jednu výdělečnou taktiku. Využít BFR coby novou a lepší aerolinku pro lety na Zemi. Elon svou 27.



prezentaci ukončil s tím, že stále věří termínům 2022 a 2024 pro lety na Mars. Diváky opustil se svou vizí kolonie na Marsu. Začátkem roku 2018 začal první vývoj druhého stupně BFR v novém závodě SpaceX v Port of Los Angeles. Více než 40 zaměstnanců se věnovalo návrhu vesmírné lodě a mělo jich být až 700. V srpnu 2018 armáda USA poprvé připustila potenciál takovéto rakety pro dopravu vybavení po Zemi levněji a rychleji než transportní letoun C-5.



Jen o měsíc později se v ústředí SpaceX konala další Elonova prezentace k Marsu, kde ukázal posun konstrukce BFR od delta křídel ke třem stabilizátorům. Nové stabilizátory a konstrukce se během přistání chovaly jako řídící prvky. Jako když parašutista používá své ruce a nohy pro řízení volného pádu. Po přistání se tři zadní křídla využijí jako nohy. Vrchní stupeň teď obsahuje sedm Raptor motorů a první stupeň má stejnou sestavu motorů jako dřív – 31 Raptor motorů.



Velkým oznámením prezentace byl projekt #dearMoon. První obeplutí Měsíce se soukromou posádkou v roce 2023, které vede japonský miliardář, Júsaka Maezawa, jenž SpaceX věnoval blíže neurčenou částku na financování velké části vývoje BFR. Chci se dostat na Měsíc. Maezawa skoupil všechna místa prvního letu, aby s sebou mohl vzít umělce. I tak se Elon podělil o další metodu financování své lodi na Mars. Máme i Starlink, globální systém pro širokopásmové připojení, který vyvíjíme a který také bude klíčovým zdrojem příjmů.



Satelity Starlink se ještě nevyráběly a na oběžnou dráhu vynesly jen dva prototypy. Původní test byl úspěšný a o pár měsíců později nasadila SpaceX první 60 satelitů na nižší oběžnou dráhu. V listopadu 2018 tweetoval Elon nové oficiální jméno rakety: Starship a Super Heavy.



Starship pro hlavní raketu a Super Heavy pro tu nosnou. O měsíc později Musk oznámil prozatím největší změnu konstrukce, která nepředstavitelným způsobem zrychlí stavbu lodi v nadcházejících měsících. SpaceX upustila od kompozitních materiálů, které v Port of LA využívali, a raději použijí slitinu nerezové oceli. 23. prosince Musk své fanoušky obeznámil s prototypem, který již v tichosti stavěla společnost Water Tower v texaské lokalitě Boca Chica. Fanoušci testovací plavidlo pojmenovali Starhopper.



Plavidlo bylo navrženo jako zařízení pro budoucí testy Raptor motorů za letu. To by zahrnovalo jedno poskočení až do výšky 20 m a pak až 150 m, a to včetně kontrolního přistání. V březnu 2019 byla lokalita v Port of LA uzavřena. Stavba Starship a Super Heavy se tak bude odehrávat v texaské lokalitě Boca Chica a Cocoa na Floridě. Oddělené týmy vedou souboj o to, kdo postaví lepší a větší prototyp Starship rychleji.



Tato plavila jsou známá pod označením Mark 1 a Mark 2. O měsíc později provedl SpaceX první test statického zážehu motoru Starship. 21. července Starhopper úspěšně prošel testem 20metrového skoku. A v srpnu pak 150metrovým skokem. Po závěrečném letu se Starhopper změní na testovací zařízení motoru Raptor. V té době začne SpaceX stavět díly přídavné rakety Super Heavy. 28. srpna Elon tweetnul, že budoucí generace Starship a Super Heavy by mohla být dvakrát větší v průměru – 18 m.



Minulý víkend, v sobotu 28. září 2019, měl Elon Musk nejnovější prezentaci o Starship v Boca Chica loděnici SpaceX. S čerstvě postavenou Starship za zády, hned vedle první rakety SpaceX Falcon 1 promluvil Elon k masám, aby je inspiroval k cestě na Mars. Stát se civilizací, která zkoumá vesmír, to je jedna z věcí, díky které jsem rád, že jsem žiju. Mnoho lidí je za ni rádo. Je to jedna z nejlepších věcí. Poprvé je jen několik malých rozdílů, které odlišují nový model Starship od těch předchozích.



První rozdíl je posun od tří stabilizačních ploch ke dvěma zadním a jedné přední. To ale nezmění zvolenou strategii návratu a přistávání pomocí skydivingu. Dále je to odebrání jednoho motoru Raptor na Starship a oddělené přistávací nohy, které jsou teď součástí rakety. Tepelný štít na návětrné straně Starship je vyroben z keramických dlaždic, namísto povrchu propouštějícího metan.



Z 31 motorů Raptor v roce 2018 je konečný počet motorů Super Heavy 37. Ačkoliv Elon prohlásil, že by jich dle potřeby mohlo být i méně. Na rozdíl od předchozí verze má Super Heavy 6 noh, které vypadají jako stabilizační plochy. Pro přechod z kompozitních materiálů na nerezovou ocel 301 v roce 2018 měla SpaceX několik důvodů. Prvním byly náklady. Tuna uhlíkového vlákna stojí 130 000 dolarů, tuna nerezové oceli 2500 dolarů.



Ocel stojí asi 2 % ceny uhlíkových vláken. Dále pak praktičnost. S ocelí se snadněji pracuje a lze ji využít pro mnoho věcí i na Marsu. Při vystavení kryogenní teplotám ze studeného kapalného paliva se tento typ slitiny oceli navíc neláme, ale zesílí. Starship a Super Heavy budou sloužit ke stavbě a údržbě měsíční základny, ke kolonizaci Marsu a dalšímu průzkumu vesmíru. Další krok SpaceX ke hvězdám se rychle blíží.



Starship Mark 1 se do měsíce až dvou vydá do 20 km a zpátky, do měsíce začne stavba verze Mark 3, která skončí za přibližně tři měsíce. Tělo bude vyrobeno z jediného oválného kusu ocele – místo několika prstenců poskládaných na sebe. Starship Mark 4 a 5 budou dokončeny během šesti měsíců a v roce 2020 poletí Starship Super Heavy na oběžnou dráhu. V uplynulých sedmi letech vyvíjela SpaceX raketové díly, aby jednou lidstvo mohlo kolonizovat Mars.



Ten den se rychle blíží. Jako pamětníci vesmírných závodů v 60. letech 20. století i současné generace zažívají novou éru inovací a nadšení pro zkoumání vesmíru. Tentokrát se chceme dostat dál než ti před námi. Díky odhodlání a týmové práci se veliké sny stávají velkou realitou. S každým úspěchem se za Starship otáčí ti, kdo dříve osaměle vzhlíželi ke hvězdám. Překlad: sethe www.videacesky.cz